enoemos - 2014/12/4 20:38:00
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写在前面的话：
What-If系列，是国外的个人博客XKCD的一个科普小系列。
此君专营各种科学的脑洞解释，偶尔会写点段子恶搞前沿学科。
闲话休提，正文开始。
没有哪种物质可以跑得像光一样快。但那没关系——我们可以足够接近光速！
不论你多快的去推一个物体，它永远不会达到光速。这看起来好像不太对，但是确实如此。我们的宇宙确实有些看起来很奇怪的规则。但是当物体越接近光速，它所具有的质量和能量就越大——而且这个质量和能量可以无限增长。
我们先从慢一点的速度开始来看看吧。
每秒1千米：
如果我们从宇宙边缘，大概100千米的高度丢个陨石下来，它在击穿大气层的过程当中基本不会减速，然后以大概3马赫（3倍音速，超过每秒1千米）的速度撞到地上。
在它下落的过程中，它前面的空气被压缩起来。而当空气被压缩，它的温度就会上升。这跟宇宙飞船和陨石在下落过程当中的加热过程基本上差不多，实际上摩擦力基本没啥作用。当它到达地面时，它下方的温度超过500摄氏度，这已经足够让我们看到了。
当它撞击地面的时候，它会在大概两分钟后制造一个直径约300米的大坑——基本上和学校差不多大，然后碎成很多小块。
每秒11千米：
如果我们把这颗钻石稍微那到离地球远一点的地方，然后让它自由坠落，那么它大概会以每秒11千米的速度撞上来。这是地球的逃逸速度，并且任何从太空当中掉下来的东西都至少有这个速度——拜引力所赐。
在11kmps的速度下，这个简短的下落过程会看起来像个火球。撞击产生的能量和一颗小型的原子弹相当，它产生的陨石坑会有直径1千米那么大——比美国亚利桑那州的陨石坑小一点。
每秒72千米：
这差不多和环绕太阳的物体能够撞击地球的最快速度相当。狮子座流星雨落到地球上时大概就是这个速度。
奇怪的地方在于，一个物体撞击的速度和它能够在地上撞个多深的洞几乎是没啥关系的。牛顿先生提出了一个非常厉害的主意来估算某个物体在停止前能在被撞击物体当中前进多深。结论是不论撞击物跑得有多快，只要它撞上了密度相当的物体，那它就只能跑大概一个身位那么远。
然而，这也已经是个够大的水花了。这个72千米每秒的钻石球体会撞出一个大概直径2千米的大坑，释放出几乎是我们能造出的最大的氢弹那么多的能量。
但事情从这里开始变得奇怪了。
3000千米每秒，或者0.01倍光速
这会很糟糕。让这事有点不太好预测的地方在于，在大概几百千米每秒的速度下，空气会开始发生核聚变。（链接指向的文章好像被墙掉了……大体上是讲的通古斯爆炸）而这个，和之前提到的等离子加热一起，有可能会在它撞击地面之前就把整个钻石球给融了。
但那并不意味着事情会变得更好。这个球体并不会散布得太广，所以不会有太大的区别，碎片仍然会基本上在同一个点撞击地球。这场爆炸大概能产生比最大的核武器爆炸还要多一千来倍的能量，它所覆盖的区域基本上会遭到毁灭性打击。它会凿出一个非常~大的陨石坑——但仍然不是地球上最大的。
0.99倍光速
从这里开始相对论效应也进来掺了一脚。
在这个速度下，构成球体的钻石分子之间的化学键已经完全不重要了。它只是一团跑得飞快的碳原子团，而且洛仑兹效应会把它压成一张薄饼，尽管我们基本上看不到这个效应。SRIM粒子物理模拟工具可以帮我们来回答这种撞击情况下会发生的一些问题。
这团碳原子当中的每个粒子携带大概70GeV的能量。它们在空气当中实在是跑得太快了，甚至来不及发生聚变反应——它们完全的错过了彼此。空气分子在停留在钻石球当中之前会打进去大概3米深，所以当钻石球到达地面时他的质量比出发时要大多了。当然它也爆的更快。
当它撞上地面时，它会完全的碎裂，向下和向四周扩散，在岩床上挖出一个锥形的轨迹。这时撞击理论（牛顿的那个）不再管用了，因为这时候原子之间是如同字面意思的彼此擦肩而过。
这股巨大的能量会打穿地壳，然后开出个足以看见翻滚的地幔的大洞。这样的撞击所携带的能量大概有干掉恐龙的希克苏鲁伯陨石的50倍之多——足够造成一场空前的生物灭绝，或者彻底的终结地球上所有生命。
我一直觉得物理学最有意思的地方在于，你可以在某个参量后面随便加几个数字来看看会发生些什么，而且没人能阻止你。
0.9999999倍光速：
在这个速度下，每个碳原子携带者25TeV的能量，足以和大型强子对撞机当中的粒子束相媲美。如果再快一点，我们搞不好能在撞击残骸当中发现西格斯-玻色子。
就目前来看，这个撞击地球的东西有与月球相当的动能。这足够在地幔上开个超大的洞，并且撼动整个星球表面，让它变成一片炼狱。这基本上能搞定地表的所有生物。
啊糟糕，喵星人又跑到键盘上面按了几个9。
0.9999999999999999999999951倍光速：
有史以来记录过最快的（有质量的）物体，大概是“我勒个去”粒子（the Oh-My-God particle，和上帝粒子不是一码事），一个在1991年穿过犹他州上空大气层的来自宇宙空间的质子。它以99.99999999999999999999951%的光速运动，这意味着它有大概一个棒球那么重的质量——在一个质子当中。它分裂产生的次级粒子是LHC所能产生的所有粒子都不能相比的。
没人知道为啥它能跑得那么快。但每年都有那么几个跑得这么快的粒子会撞到地球上来。它们看起来像是来自某个爆炸的星云，但究竟发生了什么让它们跑得如此之快，以及为什么它们竟然到了我们这里都没有太大减速，这都是迷。
那么我们来让Aidan小朋友的钻石陨星跑得和“我勒个去”粒子一样快吧。
这玩意的速度快的过头了，我的SRIM果断的拒绝模拟这样的粒子。然而我们可以从宇宙射线穿透岩石产生次级辐射的过程当中获取一些灵感。
这颗钻石径直穿过大气，几乎无视了大气层的存在，直接钻进在了地壳当中。然后一大团等离子云和辐射从撞击点开始带着巨大能量横扫整个星球。四十毫秒之后撞击点另一头的地球爆炸了，炸成一团炽热的云团。
这颗钻石陨星，和它撞击地壳产生的次级粒子一起，横扫了我们的整个星球。整个星球会被加热得比太阳还要亮。
巨大的质量足以把地球撞到另一个轨道上，虽然那已经不再是地球了。这次撞击当中释放的能量比地球靠引力保持稳定的能量还要大一万倍，并且整个星球炸成了一团扩散的等离子体，还有一束超高能的射线从撞击点的远端离开，射向宇宙空间。
太阳打了个嗝，产生了耀斑吞下了这些爆炸尘埃。火星和金星表面也都被能量高的难以置信的等离子体洗了一遍。
也许在某个遥远的未来，某个离地球几百光年的世界上的外星天文学家会对着作响的探测器皱眉，然后觉得奇怪，究竟发生了多么厉害的事情才让一个粒子能跑得那么的快。
写在前面的话：
What-If系列，是国外的个人博客XKCD的一个科普小系列。
此君专营各种科学的脑洞解释，偶尔会写点段子恶搞前沿学科。
闲话休提，正文开始。
“如果一颗直径100英尺的，钻石做的陨石以光速撞击地球，会发生什么？” |
没有哪种物质可以跑得像光一样快。但那没关系——我们可以足够接近光速！
不论你多快的去推一个物体，它永远不会达到光速。这看起来好像不太对，但是确实如此。我们的宇宙确实有些看起来很奇怪的规则。但是当物体越接近光速，它所具有的质量和能量就越大——而且这个质量和能量可以无限增长。
我们先从慢一点的速度开始来看看吧。
每秒1千米：
如果我们从宇宙边缘，大概100千米的高度丢个陨石下来，它在击穿大气层的过程当中基本不会减速，然后以大概3马赫（3倍音速，超过每秒1千米）的速度撞到地上。
在它下落的过程中，它前面的空气被压缩起来。而当空气被压缩，它的温度就会上升。这跟宇宙飞船和陨石在下落过程当中的加热过程基本上差不多，实际上摩擦力基本没啥作用。当它到达地面时，它下方的温度超过500摄氏度，这已经足够让我们看到了。
当它撞击地面的时候，它会在大概两分钟后制造一个直径约300米的大坑——基本上和学校差不多大，然后碎成很多小块。
每秒11千米：
如果我们把这颗钻石稍微那到离地球远一点的地方，然后让它自由坠落，那么它大概会以每秒11千米的速度撞上来。这是地球的逃逸速度，并且任何从太空当中掉下来的东西都至少有这个速度——拜引力所赐。
在11kmps的速度下，这个简短的下落过程会看起来像个火球。撞击产生的能量和一颗小型的原子弹相当，它产生的陨石坑会有直径1千米那么大——比美国亚利桑那州的陨石坑小一点。
每秒72千米：
这差不多和环绕太阳的物体能够撞击地球的最快速度相当。狮子座流星雨落到地球上时大概就是这个速度。
奇怪的地方在于，一个物体撞击的速度和它能够在地上撞个多深的洞几乎是没啥关系的。牛顿先生提出了一个非常厉害的主意来估算某个物体在停止前能在被撞击物体当中前进多深。结论是不论撞击物跑得有多快，只要它撞上了密度相当的物体，那它就只能跑大概一个身位那么远。
然而，这也已经是个够大的水花了。这个72千米每秒的钻石球体会撞出一个大概直径2千米的大坑，释放出几乎是我们能造出的最大的氢弹那么多的能量。
但事情从这里开始变得奇怪了。
3000千米每秒，或者0.01倍光速
这会很糟糕。让这事有点不太好预测的地方在于，在大概几百千米每秒的速度下，空气会开始发生核聚变。（链接指向的文章好像被墙掉了……大体上是讲的通古斯爆炸）而这个，和之前提到的等离子加热一起，有可能会在它撞击地面之前就把整个钻石球给融了。
但那并不意味着事情会变得更好。这个球体并不会散布得太广，所以不会有太大的区别，碎片仍然会基本上在同一个点撞击地球。这场爆炸大概能产生比最大的核武器爆炸还要多一千来倍的能量，它所覆盖的区域基本上会遭到毁灭性打击。它会凿出一个非常~大的陨石坑——但仍然不是地球上最大的。
0.99倍光速
从这里开始相对论效应也进来掺了一脚。
在这个速度下，构成球体的钻石分子之间的化学键已经完全不重要了。它只是一团跑得飞快的碳原子团，而且洛仑兹效应会把它压成一张薄饼，尽管我们基本上看不到这个效应。SRIM粒子物理模拟工具可以帮我们来回答这种撞击情况下会发生的一些问题。
这团碳原子当中的每个粒子携带大概70GeV的能量。它们在空气当中实在是跑得太快了，甚至来不及发生聚变反应——它们完全的错过了彼此。空气分子在停留在钻石球当中之前会打进去大概3米深，所以当钻石球到达地面时他的质量比出发时要大多了。当然它也爆的更快。
当它撞上地面时，它会完全的碎裂，向下和向四周扩散，在岩床上挖出一个锥形的轨迹。这时撞击理论（牛顿的那个）不再管用了，因为这时候原子之间是如同字面意思的彼此擦肩而过。
这股巨大的能量会打穿地壳，然后开出个足以看见翻滚的地幔的大洞。这样的撞击所携带的能量大概有干掉恐龙的希克苏鲁伯陨石的50倍之多——足够造成一场空前的生物灭绝，或者彻底的终结地球上所有生命。
我一直觉得物理学最有意思的地方在于，你可以在某个参量后面随便加几个数字来看看会发生些什么，而且没人能阻止你。
0.9999999倍光速：
在这个速度下，每个碳原子携带者25TeV的能量，足以和大型强子对撞机当中的粒子束相媲美。如果再快一点，我们搞不好能在撞击残骸当中发现西格斯-玻色子。
就目前来看，这个撞击地球的东西有与月球相当的动能。这足够在地幔上开个超大的洞，并且撼动整个星球表面，让它变成一片炼狱。这基本上能搞定地表的所有生物。
啊糟糕，喵星人又跑到键盘上面按了几个9。
0.9999999999999999999999951倍光速：
有史以来记录过最快的（有质量的）物体，大概是“我勒个去”粒子（the Oh-My-God particle，和上帝粒子不是一码事），一个在1991年穿过犹他州上空大气层的来自宇宙空间的质子。它以99.99999999999999999999951%的光速运动，这意味着它有大概一个棒球那么重的质量——在一个质子当中。它分裂产生的次级粒子是LHC所能产生的所有粒子都不能相比的。
没人知道为啥它能跑得那么快。但每年都有那么几个跑得这么快的粒子会撞到地球上来。它们看起来像是来自某个爆炸的星云，但究竟发生了什么让它们跑得如此之快，以及为什么它们竟然到了我们这里都没有太大减速，这都是迷。
那么我们来让Aidan小朋友的钻石陨星跑得和“我勒个去”粒子一样快吧。
这玩意的速度快的过头了，我的SRIM果断的拒绝模拟这样的粒子。然而我们可以从宇宙射线穿透岩石产生次级辐射的过程当中获取一些灵感。
这颗钻石径直穿过大气，几乎无视了大气层的存在，直接钻进在了地壳当中。然后一大团等离子云和辐射从撞击点开始带着巨大能量横扫整个星球。四十毫秒之后撞击点另一头的地球爆炸了，炸成一团炽热的云团。
这颗钻石陨星，和它撞击地壳产生的次级粒子一起，横扫了我们的整个星球。整个星球会被加热得比太阳还要亮。
巨大的质量足以把地球撞到另一个轨道上，虽然那已经不再是地球了。这次撞击当中释放的能量比地球靠引力保持稳定的能量还要大一万倍，并且整个星球炸成了一团扩散的等离子体，还有一束超高能的射线从撞击点的远端离开，射向宇宙空间。
太阳打了个嗝，产生了耀斑吞下了这些爆炸尘埃。火星和金星表面也都被能量高的难以置信的等离子体洗了一遍。
也许在某个遥远的未来，某个离地球几百光年的世界上的外星天文学家会对着作响的探测器皱眉，然后觉得奇怪，究竟发生了多么厉害的事情才让一个粒子能跑得那么的快。
